TCRE-Klimamodell:
monatliche "sonstige Konsumausgaben" bis zu 200 Euro pro Person sind Paris-kompatibel.

1. EinfŸhrung und †berblick

1.1 "Pariser Klimaziele erreichen mit dem CO2-Budget"

VideoprŠsentation der Ergebnisse des Kapitel 2, Umweltgutachten (2020) von Wolfgang Lucht, SachverstŠndigenrat fŸr Umweltfragen (SRU)

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Inhalt des Videos
Das CO2-Budget als zentrale Messgrš§e fŸr den Klimaschutz

  • Grundlagen und Funktionen des CO2-Budgets (Bild 1)
  • Grš§e des globalen CO2-Budgets (Bild 2)
    • vereinfachtes Klimamodell gibt uns ein konkretes Budget
    • exemplarische deutsche CO2-Reduktionspfade Ÿberschreiten das Budget
  • Das CO2-Budget fŸr Europa, Deutschland und nationale Sektoren (Bild 3)
    • UmsetzungslŸcke
    • AmbitionslŸcke
  • Forderungen an die Politik

Wolfgang Luchts PrŠsentation gibt einen kurzen †berblick Ÿber Kapitel 2 des Umweltgutachtens des SRU aus dem Jahr 2020.

Im folgenden werde ich angelehnt an dieses Kapitel 2 des SRU die deutschen CO2-Emissionen so bewerten, dass jeder Einzelne von uns erkennen kann, dass es an ihm liegt, das Paris-Ziel zu erreichen.

1.2 Klimaziele und ihre Bewertung

Im Pariser Klimaabkommen wurde der Rahmen der globalen Klimapolitik festgelegt, und die Unterzeichnerstaaten haben dementsprechend Klimaziele festgelegt (Abbildung 2-3, linke Spalte "Politisch vereinbarte Klimaziele"). Ob die vereinbarten Klimaziele erreicht werden, kann man nur mithilfe von Klimamodellen prŸfen. Die Bewertung der Klimaziele steht und fŠllt also mit der Aussagekraft der Modelle.

Die Klimamodelle fŸr Kohlendioxid (CO2) sind einfacher als die fŸr andere Treibhausgase, weil atmosphŠrisches Kohlendioxid (im Zeitma§stab von Zivilisationen) stabil ist und sich aus den globalen CO2-Emissionen ein globales atmosphŠrisches CO2-Budget (auch CO2-Deponie oder -MŸllkippe genannt) aufbaut (Abbildung 2-3, rechte Spalte "Wissenschaftlich abgeleitete Budgets").

Quelle: Abb.2-3 in Kapitel 2 von SRU 2020

Im Fall von Deutschland werden die "Politsch vereinbarten Klimaziele" in Konzentrationspfaden (auch "Reduktionspfade" genannt)

  • durch das Klimaschutzgesetz (KSG) und
  • in VorschlŠgen und Forderungen aus Wirtschaft und Gesellschaft

abgesteckt. Diese (linke) Spalte in nebenstehender Abbildung 2-3 werde ich Ÿber den Kasten "Sektorziele ... gemŠ§ KSG" hinaus nach unten um Ziele in unserem individuellen Leben erweitern. Die dafŸr notwendigen Daten liefert

  • der CO2-Rechner des Umweltbundesamts in Form unserer aktuellen Emissionen in unseren privaten Sektoren.
  • das Klimaschutzgesetz in Form seiner sektorspezifischen Reduktionsziele, wenn man private Sektoren gesellschaftlichen Sektoren zuordnet.

Wie mit der rechten Spalte der Abbildung 2-3 werde ich diese "politisch vereinbarten Klimaziele" den "wissenschaftlich abgeleiteten Budgets" gegenŸberstellen. Wie allgemein Ÿblich werde ich hierfŸr das TCRE-Modell verwenden.

Quelle: Abb.2-4 in Kapitel 2 von SRU 2020

Abb. 2-4: Die Unterzeichnerstaaten des Paris-Abkommens haben ihre Klimaziele (Reduktionsziele) angegeben. Die Farbe, mit der ein Land in der Abbildung 2-4 dargestellt wird, gibt die globale ErwŠrmung (ΔGMST) an, die sich einstellen wŸrde, hŠtten alle anderen Staaten dieselben Reduktionsziele.

Offensichtlich muss jedes Land seine Emissionsziele nachbessern. Wie

  • Deutschland als ganzes und
  • wir einzelne Menschen

das erreichen kšnne, werde ich in meinem Beitrag quantifizieren.

2 Methoden

2.1 Klimamodelle

Zusammenfassung

Mit Abbildungen und bewegten Graphiken wird anhand eines in Deutschland allgemein angewandten Analyseverfahrens gezeigt, dass die CO2-Emissionsreduktionen des Klimaschutzgesetzes allein nicht ausreichen, die Pariser Klimaschutzvereinbarung einzuhalten. Reduziert jeder Einzelne von uns zusŠtzlich seine Ausgaben fŸr "sonstigen Konsum" nach dem CO2-Rechner des Umweltbundesamts auf 100 bis 200 Euro pro Monat, gelingt dies in vollem Umfang. Das Analyseverfahren wird kritisch und im Detail beschrieben.

2SM_V19_for_web_fig2.SM.3.png

Figure 2.3 | Temperature changes from 1850Ð1900 versus cumulative CO2 emissions since 1st January 1876.

  • Solid lines with dots reproduce the globally averaged near-surface air temperature response to cumulative CO2 emissions plus non-CO2 forcers as assessed in Figure SPM10 of WGI AR5, except that points marked with years relate to a particular year, unlike in WGI AR5 Figure SPM.10, where each point relates to the mean over the previous decade.
  • The AR5 data was derived from 15 Earth system models and 5 Earth system models of Intermediate Complexity for the historic observations (black) and RCP8.5 scenario (red), and
  • the red shaded plume shows the range across the[se] models as presented in the AR5.
  • The purple shaded plume and the line are indicative of the temperature response to cumulative CO2 emissions and non-CO2 warming adopted in this report.
  • The 2010 observation of surface temperature change (0.97¡C based on 2006Ð2015 mean compared to 1850Ð1900, Chapter 1, Section 1.2.1) and cumulative carbon dioxide emissions from 1876 to the end of 2010 of 1,930 GtCO2 (Le QuŽrŽ et al., 2018) is shown as a filled purple diamond.
  • The value for 2017 based on the latest cumulative carbon emissions up to the end of 2017 of 2,220 GtCO2 (Version 1.3 accessed 22 May 2018) and a surface temperature anomaly of 1.1¡C based on an assumed temperature increase of 0.2¡C per decade is shown as a hollow purple diamond.
  • The thin blue line shows annual observations, with CO2 emissions from Le QuŽrŽ et al. (2018) and estimated globally averaged near-surface temperature from scaling the incomplete coverage and blended HadCRUT4 dataset (in Chapter 1).
  • The thin black line shows the CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5, YouTube video), multimodel mean estimate with CO2 emissions also from (Le QuŽrŽ et al., 2018). The thin black line shows the Global Mean Surface near Temperature (ΔGMST) historic temperature trends from Chapter 1, which give lower temperature changes up to 2006Ð2015 of 0.87¡C and would lead to a larger remaining carbon budget.
  • The dotted black lines illustrate the remaining carbon budget estimates for 1.5¡C given in Table 2.2.
  • Note these remaining budgets exclude possible Earth system feedbacks that could reduce the budget, such as CO2 and CH4 release from permafrost thawing and tropical wetlands (see Section 2.2.2.2 on page 105 of SR15).

Quelle: SR15, Seite 105

Es gibt 4 Typen von Klimamodellen:

  1. Earth System Models (ESMs): Sie beziehen so viele Prozesse ein, dass man von Klimasimulatoren spricht. Sie sollen das gesamte Klimageschehen der Vergangenheit und Zukunft in jeder gewŸnschten Detailtreue abbilden kšnnen.
  2. Earth System Models of Intermediate Complexity (EMICs): Sie sind spezialisierte Vereinfachungen der ESMs, mit denen Klimatologen interaktiv -Šhnlich wie Piloten mit Flugsimulatoren- ein VerstŠndnis fŸr als relevant erachtete VorgŠnge bekommen mšchten.
  3. Was bedeutet die Fahne, und wo liegen die Grenzen ihrer Anwendbarkeit?

    • Die Fahne "ESMs/EMICs range from AR5" in Fig. 2.3 stellt den Bereich dar, in dem die Ergebnisse von 15 ESMs und 5 EMICs liegen, wenn sie nur die ErwŠrmung durch CO2 berŸcksichtigen.
    • Sie wird hŠufig ergŠnzt um den Bereich, in dem die Ergebnisse liegen, wenn alle Treibhausgase berŸcksichtigt werden. Beide Bereiche Ÿberlappen sich (Seite 63 von Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II, and III to the Fifth Assessment Report, IPCC (2014)).

    • Die Breite der Fahne zeigt an, dass die globale ErwŠrmung (Global Mean Surface near Temperature, ΔGMST) betrŠchtlich von anderen Prozessen als von den kumulativen CO2-Emissionen abhŠngt. Solche Prozesse kšnnen die ΔGMST innerhalb der Fahne verschieben und die Ergebnisse der ESMs und EMICs ungleichmŠ§ig innerhalb der Fahne verteilen.
    • Die HŠufigkeit, mit der ein ESM- oder EMIC-Ergebnis auftritt, lŠsst sich nicht als Wahrscheinlichkeit fŸr das Auftreten dieses Ereignisses interpretieren. Man hat sich beispielsweise aus vielerlei GrŸnden nur hŠufiger mit dem entsprechenden Klimaereignis befasst (Dieckhoff, Leuschner (2016))
    • Es gibt Prozesse, die erst neuerdings erkannt werden. Beispielsweise haben Michael Mann, Stefan Rahmstorf und Mitarbeiter in dem breiten Ergebnisspektrum, das die Klimasimulatoren liefern, neuerdings eine Resonanz bei den Rosby-Wellen im Jetstream entdeckt, die zuweilen auftritt und zu den z.T. katastrophalen DŸrreperioden gefŸhrt hat. Das wird durch eine mittlere globale Zustandsgrš§e wie die ΔGMST nicht abgebildet.
    • Es gibt auch Prozesse, die abrupt und irreversibel aus der Fahne hinausfŸhren. Dem liegen nichtlineares Klimaverhalten und Klima-Kipp-Punkte (Tabelle) zugrunde.

  4. Prozess-orientierte einfache Modelle wie das erwŠhnte von Mann, Rahmstorf et al.: Sie stellen mit reduzierter KomplexitŠt das Zusammenwirken von 3 Systemen dar:
    • den Kohlenstoffkreislauf,
    • die Luftbewegungen und
    • das Klima

    Beispiele

    • Das Kohlenstoffkreislaufmodell wird mit global gemittelten Parametern auch selbstŠndig ("standalone") oder in Verbindung mit einfachen anderen prozess-orientierten Modellen als Integrated Scientific Assessment Model (ISAM) zur Bestimmung der nicht lokal fein aufgelšsten, sondern globalen ErderwŠrmung verwendet. (Mehr dazu). Einige ISAMs kšnnen als Internet-Applikationen Browser-basiert auf jedem Computer gratis verwendet werden:

      • Model for the Assessment of Greenhouse-gas Induced Climate Change: MAGICC - MAGICC interactive
      • ISAM von der Arbeitsgruppe um Atul Jain und
      • ISAM mit vereinfachter BenutzeroberflŠche von der Arbeitsgruppe um David Archer.
      • Finite Amplitude Impulse Response simple climate model (FAIR)

  5. Das "Transient Climate Response to cumulative Emissions" (TCRE) - Modell
    • Es gilt ohne Korrekturen nur fŸr CO2-Emissionen.
    • Es stellt die (ungleichmŠ§ige) Verteilung der Ergebnisse der ESMs und EMICs Ÿber die Fahne in der nebenstehenden Abbildung als FŠcher dar, der sich von der Gegenwart (im nebenstehenden Beispiel vom Jahr 2010, in unserem Anwendungsfall vom Jahr 2020) in die Zukunft erstreckt. Man setzt an, dass die kumulativen Emissionen die ΔGMST entlang der FŠcherlinien treiben.
    • Jede FŠcherlinie ist durch 2 Angaben charakterisiert:

      1. ihre Steigung
      2. eine Prozentangabe (%TCRE) fŸr die Normalverteilung der Steigung, die angibt, wieviel vom ESM/EMIC-Bereich die FŠcherlinie abdeckt. Der breitere Bereich des FŠchers in der nebenstehenden Abbildung deckt 84% ab.
      3. Die Parameter der Verteilung sind nach Tabelle 2.2, Seite 107 von IPCC SR15, Chapter 2 und Šhnlich nach Fig. 2.3

        • μ = 0.542 Grad Celsius/(1000 GtCO2) und
        • σ = 0.288 Grad Celsius / (1000 GtCO2)

        Fit-Prozedur zum Finden dieser Werte.

        Dieser Prozentsatz bedeutet also -wie oben erwŠhnt- keine Wahrscheinlichkeit des Auftretens des Ereignisses. In diesem Sinn verstehe ich den Begriff %TCRE oder TCRE%.

    Was bedeutet nun %TCRE und wie hoch sollte man im Wert %TCRE gehen?

    Eine anschauliche Antwort vermittelt das Beispiel des Flugsimulators: Der FŠcher gibt an, in welcher Flugsituation ΔGMST der Pilot ankommt, wenn er ein bestimmtes Manšver B macht. Die Flugsituation hŠngt von den Šu§eren UmstŠnden und der Fluglage X ab, in der er das Manšver B beginnt. Die kann er aber nicht gut kontrollieren. So lernt er nur im Simulator, wie hŠufig er nach B in einer Fluglage ΔGMST ankommt. AllmŠhlich wird er im Simulator eine Reihe von ΔGMSTs (im Bereich ΔT) nach B erwarten, gefŠhrlichere ΔGMSTs (oberhalb von ΔT) wird er als ungewšhnlich, aber nicht auszuschlie§en einstufen.

    In unserer Analogie ist der Simulator aber in unbekanntem Ma§e fehlerbehaftet, und daher ist auch des Piloten Statistik nicht verlŠ§lich. Mangels ausreichenden Wissens wird er daher Wert darauf legen, B nur dann zu riskieren, wenn der Simulator sagt, dass in Ÿber 99% der FŠlle das Leben nicht gefŠhrdet sei.

    Der FŠcher in nebenstehender Abbildung 2.3 erstreckt sich nur bis 84%TCRE. In Anbetracht meiner geringen Expertise in den Klimawissenschaften werde ich den FŠcher nach oben und unten erweitern, d.h. den Bereich 10%TCRE ... 90%TCRE in die Bewertung unserer Klima-Flugmanšver einbeziehen.

    Soviel vorweg:

    Die deutschen Klimamanšver sind als senkrechte Geraden in die Abbildung GMST eingezeichnet. Die Fahne fŸr die ErwŠrmung durch ausschlie§lich CO2 reicht bis an den oberen Rand des dunklen Bereichs (des Bereichs, in dem sich die Fahne fŸr die ErwŠrmung mit allen Treibhausgasen mit der fŸr CO2 Ÿberlappt).

2.2 Das "CO2-Budget"

Von den Treibhausgasen, die wir in die AtmosphŠre entlassen, verteilen sich die kohlenstoffhaltigen zu etwa gleichen Teilen auf 3 Kompartments:

  1. das Land (ErdoberflŠche mit ihrem Gestein, Boden und Lebewesen),
  2. den Ozean mit dessen Gestein, Boden und Lebewesen
  3. die AtmosphŠre.

Die Klimatologen beschreiben das mit dem Kohlenstoffkreislaufmodell, einem der wesentlichen Teile der ESMs und EMICs.

Die globale ErwŠrmung wird zum grš§ten Teil von der Menge einer Kohlenstoff-Spezies in der ErdatmosphŠre angetrieben, dem Kohlendioxid [Figure 5.4, Seite 361 in IPCC WG3_AR5]. Kohlendioxid, das man emittiert hat und das nicht in Kompartments 1 und 2 weiterflie§t, bleibt im Zeitrahmen unserer Zivilisationen unbegrenzt lange (Grš§enordnung ein Jahrtausend) in der AtmosphŠre als stetig wachsende Decke, unter der sich die Erde durch die Sonneneinstrahlung aufheizt. Die mittlere globale Temperatur an der ErdoberflŠche (ΔGMST) ist in diesem Sinn ein Anzeiger fŸr CO2 in der AtmosphŠre, der dem CO2-FŸllstand zeitverzšgert nachlŠuft. Dabei ist es gleichgŸltig, mit welcher jŠhrlichen Emissionsrate wir den CO2-FŸllstand einstellen.

2.3 Das "Standardverfahren"

Die deutschen CO2-Emissionen werde ich angelehnt an die Abbildung 2-3 und Abbildung 2-4 in 2 Schritten bewerten ("Standardverfahren").

  1. Festlegung der Emissionsreduktionen ("Politisch vereinbarte Klimaziele")
  2. Die jŠhrlich sektorspezifisch emittierten CO2-Mengen bdeutsch(t) entnehme ich

  3. Bestimmung der ErderwŠrmung ("Wissenschaftlich abgeleitete Budgets")

Details zu Schritt 2

  1. Man legt ein Basisjahr fest, z.B. das Jahr 2009 (wie in Fig. 2.3), das Jahr der Pariser Klimakonferenz (2015) oder wie im folgenden das Jahr 2020. Emissionen vor dem 31.12. des Basisjahrs und die daraus resultierenden Verpflichtungen der Weltgemeinschaft gegenŸber werden ignoriert.
  2. Das globale CO2-Restbudget ist die Differenz von 2 kumulativen CO2-Mengen A und B1:

  3. Zur Bewertung der "Politisch vereinbarten Klimaziele" zeige ich

  4. Die Wahl des Basisjahrs fŸr das TCRE-Modell verschleiert die Kohlenstoff-Insolvenz der IndustrielŠnder, die abhŠngig vom CO2-Restbudget Brest und den landspezifischen kumulativen Emissionen B - A1 etwa 1 bis 2 Jahrzehnte nach dem Basisjahr eintritt.

    In Fig. 2.3 ist das Basisjahr 2009 und das ab 1.1.2010 zur VerfŸgung stehende CO2-Restbudget, das die ErderwŠrmung ΔGMST unter Tlim = 1.5 Grad Celsius hŠlt, ist

    Brest = Bi - A1
    mit Bi aus dem Intervall ΔB

2.4 Bewertung mit Budgets, die aus dem TCRE-Modell abgeleiteten werden

Mit dem Standardverfahren kann man anschaulich machen, wie weit die Reduktionspfade 1, 2 und 4 die Klimaziele von Paris verfehlen.

Zur Erinnerung fŸr das Folgende: Nach dem CO2-Budget-Konzept ist es gleichgŸltig, in welchem Zeitrahmen die kumulativen Emissionen erreicht werden. Einzig das emittierte kumulative Budget bestimmt die ErderwŠrmung ΔGMST.

dT=0/fans/KSchG.png

Abb. a

dT=0/fans/1.5C.png

Abb. b

dT=0/fans/1.5fan&KSchG.png

Abb. c

zum Vergrš§ern auf Bild klicken

In den nebenstehenden Abbildungen werden die Emissionsraten Ÿber der Zeit aufgetragen (Abbildung 1a).

  • Kumulative Emissionen B zwischen dem 1.1. 2021 und 31.12.2060 sind dann FlŠchen unter der Kurve der Emissionsraten (Reduktionspfad) (in der nebenstehenden Abbildung a grau gekennzeichnet). Mehr Reduktionspfade.

  • Ebenso sind die mit einer ErderwŠrmung Tlim nach dem TCRE-Modell kompatiblen kumulativen Emissionen B1 FlŠchen, und zwar im einfachsten Fall der zeitlich linearen Abnahme der Emissionsraten rechtwinklige Dreiecke mit Spitze im Jahr nach dem Basisjahr.
    • Das TCRE-Modell liefert mit seinem FŠcher einen mit Tlim kompatiblen kumulativen Emissionsbereich ΔB. Jede kumulative CO2-Menge B1 im Bereich ΔB wird durch solch ein Dreieck mit Spitze im Jahr nach dem Basisjahr dargestellt. Die Gesamtheit der Dreiecke ergibt dann wieder einen FŠcher. Der TCRE-FŠcher der Fig. 2.3 wird also zu einem FŠcher mit Spitze im Jahr nach dem Basisjahr (nebenstehende Abbildung b).
    • Von diesem TCRE-FŠcher werde ich die FlŠche am linken FŠcherrand rot markieren (in nebenstehender Abbildung b).
    • Liegt ein Reduktionspfad au§erhalb des roten Bereichs, hŠlt er nach weniger als 90% der Klimamodellrechnungen die ΔGMST-Grenze Tlim ein. Beispiel: der Klimaschutzgesetz-Reduktionspfad (grau in der nebenstehenden Abbildung c) erfŸllt in nur 20% der Klimamodellergebnissen das 1.5-Grad-Ziel (Abbildung c ).

Auf diese Weise werden im folgenden die deutschen Reduktionspfade bewertet.

3 Anwendung auf Deutschland

3.1 Politisch vereinbarte Klimaziele:
Sektorziele nach Klimaschutzgesetz, Kohleausstiegsgesetz, Kohlekommission, Fridays For Future und Industrie

Abb. 1: Sektorreduktionen nach Klimaschutzgesetz (blauer Teil) und ihre Zuordnung zum CO2-Rechner des Umweltbundesamts (rechter Teil). Mit dieser Zuordnung lege ich fest, wie sich die privaten Emissionen Ÿber die Jahre im Gefolge der deutschlandweiten Reduktionen verringern. Die Emissionen werden im folgenden mit dem TCRE-Modell auf ihre Klimawirksamkeit bewertet. Das TCRE-Modell kann nur Aussagen Ÿber die Wirkung von CO2-Emissionen machen. Die Emissionen aus der Landwirtschaft und (im Fall des CO2-Rechners) des ErnŠhrungssektors bleiben unberŸcksichtigt, weil sie zum grš§ten Teil nicht-CO2-Emissionen sind (Streichung in den 2 Zeilen unter der Abbildung).

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Abb. 1a: Deutsche Treibhausgas-Reduktionspfade:

  • links: historischer Treibhausgasreduktionspfad im Zeitraum 1990 bis 2019 nach Umweltbundesamt (Ordinate zwischen 1990 und 2019 ist in GtCO2eq pro Jahr geeicht)
  • rechts: Fortschreibung bis zum Jahr 2030 nach Klimaschutzgesetz, danach erweitert wie im Bereich 2020 ... 2030 linear bis ins Jahr 2060 (Ordinate ab 2020: GtCO2 pro Jahr).

Der Sprung vom historischen Verlauf zum fortgeschriebenen stammt vom Ausschluss der nicht-CO2-Emissionen der Landwirtschaft ab 2020 (die hier nicht mit dem TCRE-Modell bewertet werden). Die Reduktionspfade (au§er dem von Fridays For Future) liegen dicht beieinander und decken sich in guter NŠherung mit dem Pfad, der fŸr alle Sektoren eine Reduktion von 6% pro Jahr ansetzt.

Im Einschub rechts wird die CO2-Emission im Jahr 2020 nach Sektoren aufgeschlŸsselt: EW = Energiewirtschaft, IN = Industrie, VK = Verkehr, GB = GebŠude.

Mit einem Klick auf die Abbildung aktiviert man eine Videosequenz, die die Reduktionspfade und ihre Zusammensetzung nach Sektoren einzeln zeigt.

  1. Reduktionspfade nach Klimaschutzgesetz (KlimaSchG), dem Kohleausstiesgesetz (KohleAus-Ma, KohleAusG-Mc) und den Empfehlungen der Kohlekommission (KohleKomm-Kka, KohleKomm-Kkc).
  2. Reduktionspfade entsprechend einer allen Sektoren gemeinsamen Reduktionsrate von 3%/a, 6% pro Jahr und 9% pro Jahr,
  3. Reduktionspfad, wie er von Fridays For Future gefordert wird,
  4. Reduktionspfade in industrienahen VorschlŠgen: Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI), VDI, Verband der Chemischen Industrie (VCI), Stiftung Klimaneutrales Deutschland (KNDE).

3.2 Bewertung mit dem TCRE-Modell

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Abb. 1b a: Keiner der Reduktionspfade liegt im roten Bereich (TCRE%90) fŸr ΔGMST = 1.5 Grad Celsius, d.h. keiner erfŸllt das 1.5 Grad Ziel.

Videosequenz mit ΔGMST im Bereich 1.5 bis 2.6 Grad Celsius, in der gezeigt wird, dass FFF das 1.7-Grad-Ziel erreicht.

KSchG_etc/Tlim/1.7FFF.png

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Abb. 1b b: Der Reduktionspfad von Fridays For Future liegt im roten Bereich (TCRE%90) fŸr ΔGMST = 1.7 Grad Celsius (3. Bild in der Videosequenz).

Abb. 1b: Zur Bewertung werden die Reduktionspfade der Abbildung 1a hier Ÿberlagert mit dem TCRE-FŠcher zu 1.5 Grad Celsius. Man erkennt, dass keiner der Pfade das 1.5-Grad-Ziel mit 90%TCRE erfŸllt.

  • Der FFF-Reduktionspfad erfŸllt es mit 60%TCRE,
  • die Pfade 1, 3 und 4 gelten nur in 20% bis 30%TCRE als 1.5-Grad-kompatibel (abzulesen an der TCRE% Skala am unteren Rand der Abbildung).
  • Angabenzeile oben am Bild "emittiert bis 2060" bezieht sich auf den angegebenen Reduktionspfad, d.h. auf das Klimaschutzgesetz in Abb. a, auf Fridays For Future in Abb. b.
  • Einschub rechts unten: Emissionsraten (GtCO2eq/a) in den Sektoren des Klimaschutzgesetzes, EW = Energiewirtschaft, VK = Verkehr, LW = Landwirtschaft, IN = Industrie, GB = GebŠude. Die Summe aus diesen jŠhrlichen Emissionen ist 0.73 GtCO2eq/a.

Mit einem Klick auf Abbildung a startet man eine Videosequenz, in der diesen Emissionsreduktionspfaden (Abbildung 1a) nacheinander TCRE-FŠcher steigender ErderwŠrmungen Tlim Ÿberlagert werden. Dadurch wird anschaulich, bei welchen Tlim die Pfade 90%TCRE kompatibel sind.

  • Der von Fridays For Future geforderte Pfad mit seiner bis 2035 kumulativen Emission von etwa 6 GTCO2 erfŸllt das Tlim = 1.7-Grad-Ziel mit 90%TCRE.
  • Der von der Stiftung Klimaneutrales Deutschland (KNDE) fŸr einzelne Wirtschaftssektoren und Industriezweige durchgerechnete Pfad erfŸllt Tlim = 1.9 Grad Celsius mit 90%TCRE, Šhnlich der Pfad, den der Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) und der Bundesverband der Chemischen Industrie (BCI) vorgeschlagen haben.,
  • die gesetzlich vorgeschriebenen Pfade und eine sektorŸbergreifende Reduktion der jŠhrlichen Emissionsrate um 6% pro Jahr (das Kurvencluster) mit ihren bis 2060 kumulierten Emissionen von 10.6 GtCO2 fŸhren mit 90%TCRE zu Tlim = 2.2 bis 2.3 Grad.

Zur groben Orientierung: Klimaschulden auf den deutschen gesetzlich vorgeschriebenen Reduktionspfaden

  • Die Videosequenz beziffert grob ŸberschlŠgig die deutschen Klimaschulden als Folge des Versto§es gegen das Parisabkommen. Die Differenz zwischen beabsichtigter und 90%TCRE kompatibler Emission wird mit dem Umrechnungsfaktor 100 Euro pro tCO2 in deutsche Klimaschulden umgerechnet.
    • Beispiel 1.5 Grad Celsius (Abbildung a):
    • Weil Deutschand mit seinen zwischen 2020 und 2060 kumulativ emittierten 10.6 GtCO2 das 90%TCRE-Limit 4 GtCO2 (rote Zahl oben in der Abbildung) um etwa 7 GtCO2 Ÿberschreitet, entspricht das einer Schuldenlast gegenŸber den Paris-kompatiblen LŠndern von 700 Milliarden Euro (700 Milliarden Euro = 7 GtCO2 x 100 Milliarden Euro pro GtCO2).

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Abb. ΔGMST: Die Abbildung zeigt die ErderwŠrmung (ΔGMST) nach 1876, die nach dem Standardverfahren und mit dem TCRE-Modell aus den kumulativen Emissionen B(t) folgender Reduktionspfade bdeutsch(t) berechnet wird.

Die Redultionspfade sind von links nach rechts:

  • FFF = Forderungen von Fridays For Future
  • 9%/a = die jŠhrlichen CO2-Emissionen werden um 9% pro Jahr in allen Sektoren zurŸckgefahren (Energiewirtschaft, Industrie, Verkehr, ErnŠhrung und Abfallwirtschaft (hier nicht berŸcksichtigt, weil im wesentlichen nicht-CO2-Emissionen) und GebŠude
  • Kka = Empfehlungen der Kohlekommission
  • Ma = Kohleausstiegsgesetz
  • KSchG = Klimaschutzgesetz
  • 6%/a = die Reduktion der jŠhrlichen CO2-Emissionen quer durch alle Sektoren betrŠgt 6% pro Jahr.

Die Reduktionspfade werden auf der x-Achse durch ihre kumulativen Emissionen B(2060) - A1 im Zeitraum 2020 ... 2060 dargestellt (zur Erinnerung).

Die Abbildung zeigt:

  • Die Erde erwŠrmt sich um etwa 0.18 Grad weniger, wenn man statt des (ungŸnstigsten) Pfads KSchG den (gŸnstigsten) Pfad Kka wŠhlt.
  • Der typische Abstand zwischen zwei FŠcherlinien in der nebenstehenden Abbildung betrŠgt 0.08 bis 0.09 Grad.

Fazit

Der Gewinn an weniger ErwŠrmung durch die Verbesserungen der Reduktionspfade KSchG ... Kka erscheint in diesem Vergleich aus der Sicht des TCRE-Modells marginal.


3.3 Individuelle Klimaziele: CO2-Rechner des Umweltbundesamts

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Abb. Uba_Rechner: CO2-Bilanz mit 1.17 tCO2eq pro Person und Jahr (= 150 Euro pro Person und Monat) nach CO2-Rechner des Umweltbundesamts. In den folgenden Abbildungen wird das Balkendiagramm ganz rechts verwendet.

Die Spalte "Politisch vereinbarte Klimaziele" der Abbildung 2-3 erweitere ich nach unten Ÿber die "Sektorziele gemŠ§ Klimaschutzgesetz" hinaus auf den privaten Bereich, den der CO2-Rechner des Umweltbundesamts erschlie§t. Nach Spalte "wissenschaftlich abgeleitete Budgets" der Abbildung 2-3 werde ich die Emissionen aus den privaten Sektoren analog zu den šffentlichen Sektoren bewerten. Ich gehe dabei von folgenden Annahmen aus (Abbildung 1):

  1. Die durchschnittlichen privaten Emissionen UbaCO2RechnerEmissionsrate[2020] multipliziert mit der deutschen Einwohnerzahl (hier angenommen: 80 Millionen Personen) ergeben definitionsgemŠ§ die Treibhausgasemissionen ganz Deutschlands bdeutsch(2020) = KlimaSchGEmissionsrate[2020] (auf 3% genau, das berŸcksichtige ich im Faktor C in der Abbildung 1).
  2. Ich ordne daher die privaten Sektoren (SW = Strom und Wohnen, Vk = MobilitŠt, Er = ErnŠhrung, Km = sonstiger Konsum) entsprechenden šffentlichen Sektoren zu und kann daher die sektorspezifischen Reduktionsraten des Klimaschutzgesetzes (mEW, mIN, mVk) fŸr die privaten Sektoren Ÿbernehmen.
  3. Analog zum "Standardverfahren" verallgemeinere ich die private Uba-CO2-Bilanz auf ganz Deutschland, um ihre Klimawirksamkeit wie in Abschnitt 3.2 zu bewerten.

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Videosequenz
mit verschiedenen Uba-CO2-Rechner-Ergebnisalternativen und im Vergleich dazu (rot eingezeichnet) der von Fridays For Future geforderte Reduktionspfad.

Abb. 2a: Der Uba-CO2-Rechner liefert die CO2-Bilanz 6.9 tCO2eq pro Person und Jahr bei niedrigem "sonstigen Konsum" (150 Euro pro Person und Monat = 1.17 tCO2 pro Person und Jahr), dargestellt im Einschub rechts als graue Balken und als Startpunkt fŸr den grau gezeichneten Treibhausgas-Reduktionspfad. Die dŸnnen Linien sind die gestaffelten Reduktionspfade der privaten Uba-Sektoren nach Abbildung 1 (auch grau im Balkendiagramm eingezeichnet)

  • SW = Strom und Wohnen,
  • Vk = MobilitŠt,
  • Er = ErnŠhrung (hier unberŸcksichtigt, weil im wesentlichen nicht-CO2),
  • Km = sonstiger Konsum,
  • …f = šffentliche Emissionen.

Der deutsche Durchschnitt ist schwarz im Balkendiagramm eingezeichnet. Klimarelevant ist die FlŠche unter der dicken grauen Kurve.

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Beachten: Die grauen Balken im Einschub rechts geben die Startdaten (Jahr 2020) fŸr den rot eingezeichneten Fridays-For-Future-Reduktionspfad. non-EW ist die Summe der im Balkendiagramm grau eingezeichneten Sektoren Verkehr (VK), Landwirtschaft (LW, hier = 0, weil im wesentlichen nicht-CO2-Emissionen), Industrie (IN) und GebŠude (GB).

Abb. 2b: Zum Vergleich ist zusŠtzlich rot der Reduktionspfad eingezeichnet, den Friday For Future (FFF) fordert. Die grauen Balken stellen die FFF-BeitrŠge der im Klimaschutzgesetz verwendeten Wirtschaftssektoren dar (EW = Energiewirtschaft, VK = Verkehr, LW = Landwirtschaft, IN = Industrie, GB = GebŠude).

Die FlŠchen unter der dicken grauen und der roten Kurve sind etwa gleich. FFF erfŸllt das 1.7-Grad-Ziel, und daher tut es ebenso der niedrige "sonstige Konsum". Man kann also mit einer Reduktion seines "sonstigen Konsums" vom deutschen Mittelwert (470 Euro/(Person Monat) = 3.75 tCO2/(Person Jahr)) auf 150 Euro/(Person Monat) = 1.17 tCO2/(Person Jahr) auf privater Ebene die Forderungen von Fridays For Future erfŸllen und damit Paris-kompatibel werden.

3.4 Bewertung mit dem TCRE-Modell

3.4.1 Reduktionspfade

Die Emissionen im Privaten werden nun analog zu den Emissionen in den Wirtschaftssektoren mit dem TCRE-Modell bewertet.

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Abb. 3: †ber Abbildung 2a wird der TCRE-FŠcher zu 1.5 Grad Celsius gelegt. Der Reduktionspfad erfŸllt mit nur 50 - 60%TCRE das 1.5-Grad-Ziel.

Videosequenz, die fŸr alle Konsumalternativen des Uba-CO2-Rechners (50, 100, ..., 950, 1000) Euro pro Person und Monat die PariskompatibilitŠt prŸft.

Abb. 4: Mit der Methode der Abbildung 3 werden hier alle im Uba-CO2-Rechner bereitgehaltenen Alternativen vom "sonstigen Konsum" auf PariskompatibilitŠt geprŸft.

Dieser Sektor ist nach meiner Ansicht ein komplizierter LŸckenbŸ§er: Er fŸgt die Emissionen hinzu, die der CO2-Rechner in den vorhergegangenen Eingabeschritten vom Benutzer nicht bekommen konnte. FŸr eine zutreffende SelbsteinschŠtzung wird der Benuzter daher wahrscheinlich mehrere Angaben zu seinem "sonstigen Konsum" machen und deren PariskompatibilitŠt wissen wollen.

Die nebenstehende Abbildung gibt deswegen die PariskompatibilitŠt der durchschnittlichen deutschen CO2-Bilanz fŸr jede Konsumalternative.

3.4.2 Bewertung unseres Konsums: eine direktere Aussage des TCRE-Modells

Der Kurvenverlauf in Abbildung ΔGMST zeigt, dass sich die diskutierten Reduktionspfade bei der ErderwŠrmung um 0.5 Grad unterscheiden, wenn man die Aussagen von 90% der Klimamodelle nimmt. In den folgenden drei Abbildungen werde ich -weiterhin auf der Basis des Uba-CO2-Rechners- vorfŸhren, wieviel mehr unser persšnlicher Konsum und unsere MobilitŠt die ErderwŠrmung begrenzen kann.

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Abb. 5: ErderwŠrmung ΔGMST in AbhŠngigkeit vom "sonstigen Konsum" nach Uba-CO2-Rechner. (Berechnung) fŸr verschiedene MobilitŠten.


Version: 24.3.2021
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Joachim Gruber